国内首座110千伏“零碳”变电站落户无锡正式运行

1月18日，国内首座110千伏“零碳”变电站——由国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司负责建设的110千伏高巷变电站正式投入运行。该工程从开工到投产历时5个月，全寿命周期预计减少碳排放1.8万吨。

与常规变电站不同的是，该站采用天然酯变压器、洁净气体GIS等环保设备，系统集成BIPV屋顶光伏、幕墙光伏、超级电容、充电桩、碳足迹监控等功能于一体，实现零碳运行，同时满足周边低压分布式光伏大规模系统接入的一次调频需求。

电网连接电力生产与消费，是电力系统碳减排的核心枢纽。随着间歇性的分布式新能源和电动车、储能等新型用能设备的广泛接入，电力系统运行特性发生了显著变化。在构建以新能源为主体的新型电力系统进程中，电网系统同时面临减碳、清洁能源消纳和平抑新能源出力波动的挑战。

国内首座110千伏“零碳”变电站

据介绍，高巷变采用洁净空气GIS设备替代传统SF6气体GIS设备、天然酯主变替代传统矿物油主变、一体化墙板替代现场拼装墙板、预制构件替代现浇构件等，减少碳排放1.2万吨。同时，通过安装BIPV屋顶光伏120千瓦、碲化镉幕墙光伏18千瓦，年发电量预计达到14万度，光伏发电可满足站内运维用电清洁替代。全站设备均环保无害，运行期间无污染物排放，每年预计减少碳排放201吨。站内设置7千瓦交流充电桩，可满足运维车辆的充电需求，设置15秒500千瓦超级电容，可使光伏电能更加平滑接入电网，减少其随机性、间歇性、波动性给电网带来的冲击。

为实现对该站全寿命周期的碳排放监测评价，无锡供电公司在该站开发布置了碳监测及能源管控系统，可实时监测站内设备损耗、二次系统损耗和建筑损耗，统计全寿命周期减碳成果，为“零碳”变电站实施推广提供数据支撑。变电站还运用有限元分析和用能自动控制技术，根据站址周边气象条件和站内监测数据自动调节空调出力、风机启停，提高能源利用效率。

无锡供电公司副总经理顾志强表示，高巷变是国内首个110千伏“零碳”变电站，将在该项目基础上分析和总结经验，形成可复制、可推广的零碳变电站方案。“未来，我们会根据无锡供电公司辖区内变电站实际情况制定相应的推广计划，推动变电站清洁低碳转型。”

随着屋顶分布式光伏“整县推进”的政策实施，分布式光伏将迎来新一轮爆发式增长。但分布式电源渗透率的提升，成为影响电网安全运行的重要因素。

江苏是分布式光伏大省，截止2021年12月，“零碳”高巷变站所在的华庄网格的光伏接入容量为10.3MW。随着江苏进入分布式光伏“整县推进”落地实施阶段，无锡市下辖锡山区、惠山区、江阴市、宜兴市都在积极开展“整县推进”的试点工作，其中锡山区预计2023年底前将超额完成方案规划的108MW建设规模。

业内人士分析称，分布式电源的增多会导致电网潮流双向流动，对电网的稳定性产生一定的冲击，对传统变电站的保护及自动化装置、无功补偿等都会产生影响。另外，光伏等新能源发电具有随机性和不确定性，大量接入会对电网的电压和频率造成一定的影响，对电力安全可靠供应带来一些现实挑战。

顾志强表示，对于分布式光伏电源大量接入后的挑战，今后主要有三类应对措施。其一是提高电网智能化水平，一方面通过采用一些智能设备，实现数据共融共享；另一方面建立光伏群控群调体系，通过智能融合终端来调节光伏出力，实现分布式光伏的智能调控。此外，配置储能，通过合理配置分布式储能、超级电容等，可以解决分布式能源的消纳和电能质量问题。“与此同时，我们正在开展能源互联网的研究实践项目，通过采用一些新型装置，比如柔性互联系统、5G通信的快速保护等，灵活改变电网运行方式，保证电网侧电能质量。”